分流道进水工艺在市政污水泵站中的应用

文／段晓东 江苏中设集团股份有限公司 江苏无锡 214072

引言：

市政污水泵站作为城市排水系统中的重要组成部分，其正常的工作运转影响着所服务区域甚至整个城市的正常生产和生活，也是一个城市正常有序运转的重要保障，与人们的日常生活、生产息息相关。

目前，传统的污水泵站通常采用单一或共用进水流道的工艺形式，该种形式的泵站运行后期检修维护时，必须关闭进水流道，需要全面停止泵站工作进行检修维护，从而影响泵站服务范围内污水正常排放和造成城市生态环境污染的隐患。随着国家城镇化建设进程的加快，这一问题已经成为很多城市市政设施运维养护部门所面临的棘手问题和难点问题，同时该问题在当下全面倡导生态城市建设和城市生态环境治理的当下，更显突出和亟待解决。本文结合南京市某污水提升泵站新建工程，对污水泵站分流道进水工艺进行了应用探索，经过近五年的运行，状况良好，从而有效的保障了该污水提升泵站检修维护期间的不间断运行，取得了良好的应用效果。

1、工程概况

南京市某市政污水提升泵站新建工程位于南京市浦口区，担负约8 平方公里范围内的污水提升排放任务，泵站设计规模为5 万吨/天，主体泵井采用全地下式，总体工艺流程如下图1所示。

图1 南京市某市政污水提升泵站总体工艺流程图

泵站所处区域规划为新型工业化基地启动区，规划将有大量的工业及生活污、废水产生须经过统一收集、处理后排放，受该服务片区现状地形及竖向规划的控制，区域内产生的生产和生活污水废水不能通过重力流形式自排进入污水处理厂，必须经过污水泵站提升后，才能就近排入污水处理厂进行处理达标后排放，因此该污水提升泵站是该区域内重要的公共设施，也是该片区现状水体质量提升和水生态环境改善的重要保障。

受所服务区域招商引资和建设时序的影响，该泵站存在着近、远期污水处理量差别大，运行工况复杂，同时要满足当地相关部门要求-建成后不间断运行的特点。

2、工艺方案设计

在本项目前期的工艺方案设计研究中，对传统污水提升泵站常规单一流道（共流道）进水工艺和分流道进水工艺进行了对比分析。

2.1 常规单一流道（共流道）进水工艺方案

传统污水提升泵站常规单一流道（共流道）进水工艺设计如下图2和图3所示：

图2 常规单一流道（共流道）进水工艺设计平面示意图

图3 常规单一流道（共流道）进水工艺设计剖面示意图

常规单一流道（共流道）进水工艺，正常运行工况如下：服务范围内的生产和生活污（废）水通过泵站进水管依次经过进水闸门间、格栅间，经格栅间物理处理后，通过配水间统一进入泵站集水间，在集水间通过潜污泵提升后经出水闸门间，通过压力出水管出水排放至污水处理厂或下游污水管道。

当泵站运行过程中出现故障或泵站后期需要扩容、运维或检修时，运行工况如下：关闭进水闸门间中的进水闸门，上游来水在进入泵站前，通过泵站上游设置的超越井和超越管道，溢流超越至下游污水管道排放或者就近临时应急排放。这种运行工况均会对泵站上游收水范围内生产和生活污（废）水的正常收集排放造成影响，存在对周边生态环境造成污染的风险，且难以满足相关主管部门提出的泵站不间断运行要求，因此需要采取其他方式对常规单一流道（共流道）进水工艺进行优化改良。

2.2 分流道进水工艺方案

在常规单一流道（共流道）进水工艺方案的基础上，结合相关设计主管部门提出的泵站不间断运行要求，对常规单一流道（共流道）进水工艺进行优化改良如下图4和图5所示：

图4 分流道进水工艺设计平面示意图

图5 分流道进水工艺设计剖面示意图

如上图所示，分流道进水工艺同常规单一流道（共流道）进水工艺相比，在配水间中增设了两个分流道的配水闸门，在集水间中增设隔墙，同时在隔墙上增设闸门，将集水间分为两个既可独立、可合用的集水间。

泵站正常工作状态下，开启泵站内所有闸门，服务范围内的生产和生活污（废）水通过泵站进水管依次经过进水闸门间、格栅间，经格栅间物理处理后，通过配水间的分流道进入泵站集水间，在集水间通过潜污泵提升后经出水闸门间，通过压力出水管出水排放至污水处理厂或下游污水管道。

当泵站运行过程中出现设备故障或泵站后期需要扩容、运维或检修时，关闭集水间隔墙上的闸门，将集水间分割为两个独立的集水间，同时关闭待检设备所在集水间的配水闸门，泵站进水通过开通另一侧集水间的配水闸门，进入集水间进行提升排放，从而实现了泵站运行维护期间的不间断运行。

由于受到服务范围内开发建设规模及进程的影响，该污水提升泵站近远期所承担的排水流量差别较大，即使同为近期或者远期，其白天与夜间的来水量也有一定的区别，分流道进水工艺，采用近期水量计算，远期水量校核，通过设计两个既相对独立又可互联互通共用的集水间、增大泵站有效调节容积、根据近远期水量的不同，分期进行设备安装等方式，以达到适应各种工况下的灵活组合，同时增效节能的目的。

2.3 两种工艺方案比较

同常规的单一流道（共流道）进水工艺相比，分流道进水工艺具有以下优缺点：

（1）泵站配水间分流道设置和集水间隔墙的设置，相对于常规单一流道（共流道）进水工艺，泵站结构增加了一定的复杂性；

（2）分流道闸门和隔墙闸门的设置，相对于常规单一流道（共流道）进水工艺，增加了相应的闸门、水位控制器的设备数量；

（3）分流道闸门、隔墙闸门、水泵和水位检测的控制系统，需要进行系统联动设置，相对于常规单一流道（共流道）进水工艺，系统响应时间、联动性和智能化要求相应较高；

（4）分流道进水，可独立可共用集水间的独特结构设计，通过分期设备安装，可应对更为复杂的运行工况，对水量变化的适应性更高；

（5）同常规单一流道（共流道）进水工艺相比，运营维护期间独立集水间的单一使用，带来分流道进水工艺水力计算相应较复杂，需对运维临时应急状态下的水力工况进行计算校核，确保运维期间的正常运行；

（6）同常规单一流道（共流道）进水工艺相比，分流道进水工艺前期的工程投资相对较高，施工相对较复杂；

（7）同常规单一流道（共流道）进水工艺相比，分流道进水工艺较好的实现了泵站后期运维期间的不间断运行，有效的保障了服务范围内企事业单位生产和生活的正常运行，降低了由于泵站检修运维期间，因停泵造成的污水外溢对周边生态环境带来的污染影响。

结语：

从2017年9月，分流道进水工艺在南京市某市政污水提升泵站上进行实际应用至今，经过近五年的运行检验，泵站运行状况良好，达到了原设计的功能使用要求和设计目的。市政污水泵站分流道进水工艺作为常规单一流道（共流道）进水工艺的一种改良，所提出并经实践的分流道进水工艺技术有效地解决了，传统市政污水泵站因共用进水流道共用集水间，在后期运行过程中，由于水泵等设备设施出现故障，需要更换、新增水泵时，必须全面停止泵站运转，关闭进水渠道，进行维护管养操作，从而影响泵站服务范围内污水正常排放并造成环境污染，当然由于工艺的改良，相比常规工艺而言，工程前期的投资、设计中的水力计算校核、结构设计、智能化系统设计和后期的实施等方面要求相应较高，但在目前全面倡导生态城市建设和城市生态环境治理的当下，该工艺方案的应用仍具有一定的推广和示范意义。